Nanodiamantové (ND) částice s velikostmi v rozmezí 5 – 100 nm mohou sloužit jako nový typ optických markerů (značek) pro zobrazování buněk. Silná ND fotoluminiscence (PL) má původ v jednofotonovém vyzařování dusíkově vakančních (NV) barevných center, složených ze substituovaného atomu dusíku a následné vakance, uměle vytvořených v diamantové mřížce. Vysoká biokompatibilita, variabilní velikosti od ~ 5 nm, stabilní luminiscence barevných center a jednoduchá uhlíková chemie pro vazby s biomolekulami činí ND částice atraktivní alternativou k molekulárním barvivům pro identifikaci transportu léčiv. Je prezentován princip nové metody, která může být využita pro dálkové monitorování chemických procesů v biologickém prostředí. Toto monitorování je založené na změnách barev při fotoluminiscenci (PL) NV center v ND. Navrhujeme metodu řízení NV luminiscence chemicky, a to změnami povrchového chemického potenciálu pomocí interakce atomů a molekul s povrchem diamantu. Vzhledem k malé velikosti ND změny chemického povrchového potenciálu při interakci s různými, povrch terminujícími atomy či molekulami, modifikují profil elektrického pole na povrchu diamantu (tj. ohýbání pásu) smíšením s elektronovými NV stavy. To vede ke změnám poměru NV-/NV0 PL a umožňuje konstrukci optických chemicko-biologických senzorů operujících v buňkách s fotoluminiscencí (PL) viditelnou klasickým konfokálním mikroskopem. Tento jev demonstrujeme na monokrystalech diamantu obsahujících uměle připravená NV centra a na oxidovaných a hydrogenovaných nanodiamantech v kapalných fyziologických roztocích pro rozdílně velké ND částice. Hydrogenování ND vede ke zhášení luminiscence ze záporně nabitých NV-/NV0 PL center, a tím i k barevnému posuvu luminiscence od NV- (638 nm) k neutrálním NV0 (575 nm). Uvádíme také model, jak zmenšení velikosti diamantů zvyšuje velikost NV barevného posuvu.
Luminiscence nanodiamantových částic modifikovaných kyslíkem (nahoře) nebo vodíkem (dole) v důsledku uměle připravených NV-/NV0 center.